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上海滩造芯史:60年曲折,往事“不堪回首”

阅读:2966  评论:0  收藏:0 文/ 杨健楷     发布于 2019/05/24

文章来源:CV智识 标签: 华为芯片智能手机麦乐创意馆

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摘要: 对于中国的芯片产业来说,尤其是上海的芯片产业,放在长时间的维度去考察,就会发现,中国的芯片半导体产业起点几乎与日本同步,早于韩国和中国台湾地区,改革开放之后,芯片半导体产业被反超。

左二为江上舟

  2018财年,台积电营收突破一万亿新台币,折合超300亿美元,而中芯国际略超30亿美元,两者之间差了十倍。

  早在20年前,在研究完台湾地区的半导体产业变迁后,上海官员江上舟得出了这样一个结论:在半导体生产、管理、营销领域,华人能力居世界第1位,在半导体设计领域,华人才干列世界第2位。

  基于他构想的2000-2010年间集成电路的千亿美元投资计划,江上舟甚至做出了一个大胆的预言:2015年-2020年,上海集成电路生产线技术等级和生产规模将可能超越中国台湾地区。

  在中国大陆最顶尖的晶圆代工厂——中芯国际四面楚歌之时,江上舟于2009年走马上任,两年的时间,江上舟为这个处于风雨飘摇的企业摆平了诸多棘手的麻烦,却在2011年猝然辞世。

  现在离2020年还有半年,江上舟壮志难酬,上海造芯之梦难圆。

  一个国家在向市场经济艰难地转型,承担研发重任的电子工业同时面临严峻的国资改革、多变的宏观调控与趁势而起的投机风潮。芯片产业的核心技术和高端设备被封禁,但这个基石一般的产业又不容忽视。面临来势汹汹的外资企业,国产芯片可能一出世就被打得满地找牙,这样投资风险高、又极度要求技术与人才高密度投入的产业投资,要不要做?要怎么做?

  而对于中国的芯片产业来说,尤其是上海的芯片产业,放在长时间的维度去考察,就会发现,中国的芯片半导体产业起点几乎与日本同步,早于韩国和中国台湾地区,改革开放之后,芯片半导体产业被反超。

  以史为鉴,可以知来往。上海滩造芯已有一甲子,60年的发展曲折,对于国人开展芯片事业,仍有借鉴。

从无到有,上海创“芯”

  同美国类似,中国的半导体工业诞生于战争的需求。抗美援朝开始后,电信工业管理局成立,在一五计划(1953—1957)中,苏联和东德协助中国在北京建立了华北无线电联合器材厂,其中包括了现在的798。

  上海半导体产业的建立则稍晚于北京,从1958年开始,上海元件五厂、上海电子管厂和上海无线电十四厂等先后成立。上海半导体工业的奠基人—谢希德,就是在这一时期成长起来的。

谢希德
谢希德

  1956年暑假,已从MIT回国、在上海市复旦大学任教的谢希德,被调往北大任半导体教研室副主任。在北大的两年间,谢希德和回国的同仁一起,为中国培养了第一批半导体人才。正是这批人才,在后来国家在90年代重建半导体工业中成长为顶梁柱,其中包括了中芯前董事长王阳元院士。

  1958年,谢希德回到上海,在技术物理研究所担任副所长。同年,谢建立了上海技术物理中专,旨在培养实验技术人才。建了厂、有了学术人才和实践人员,中国的半导体行业搭起了架子。

  中芯国际的创业元老、艾新工商学院创始人,上海人谢志峰回忆到,上海的半导体产业在改革开放之前与北京并驾齐驱,那个时候很多电器都来自上海。他小时候特别喜欢玩电子产品,当时拿到有八个晶体管的收音机,他就会很开心,因为8个晶体管的密度,在当时已经是普通人能够拿到的最先进的电子产品了。

  当时,上海的半导体工业无论是在研发、还是在量产方面,都处于全国前列。1968年,上海无线电十四厂首家制成PMOS电路;同年,上海无线电十九厂开始组建,与北京的东光电工厂(878厂)并驾齐驱,成为中国IC产业中的南北“两霸”。

  中国整体的芯片半导体技术研发,在当时与后来芯片霸主的差距并不是太大,甚至在一些方面略有领先。英特尔在1970年研制出了1KB的DRAM,中国则在1975年研制出了第一批1KB的DRAM,仅仅比英特尔晚了五年时间。

  而在这个时候,三星才刚刚进入半导体行业不足一年时间,台湾地区也才刚刚开始半导体工业的建设。除此之外,在改革开放初期,中科院上海冶金所开发的离子注入机(用于芯片制造环节),甚至出口到了日本。

  但是,早期半导体产业发展有一个最大的软肋,就是用来制造芯片的生产线和装备怎么来?怎么样才能够搞到最先进的?要自己造装备,还是引进?

  国家超大规模集成电路909工程负责人胡启立,在他的书中回忆了一个细节:中日邦交恢复正常化之时,中方电子工业考察团参观访问了日立、东芝、富士通等日本集成电路企业,随后我国从日本全套引进了七条半导体生产线。但设备安装调试完毕后,我们才发现,因制造工艺中的技术问题和软件设计问题无法解决,生产线设备未能发挥作用。

  胡启立分析到,即便是在改革开放之前,中国对于日美的先进技术和设备仍有需求,尤其直观的是全套生产线引进,和无法解决工艺技术问题、软件设计问题,这说明中国芯片半导体产业的投入是不均衡的、不充足的。

  在起点上投入不充足,落后于别人,市场差距会随着摩尔定律演进越拉越大。到了差好几代的时候,自己研发不仅不划算,还会耗费很多时间,甚至有可能结果出来黄花菜都凉了。

  所以后发者的理性选择,是“引进—吸收消化—自主创新”,这成为了中国芯片半导体的发展主轴。

  只不过,从巴统,到后来的瓦纳森协定,是中国发展芯片半导体产业的一个大的、很难改变的外部约束,这直接把中国的芯片半导体产业限定在了一个封闭的死循环。

  在巴统和瓦纳森协定之内的发达国家,在芯片半导体产业中各有其分工、无缝合作,早期韩、日、以及中国台湾地区芯片产业的崛起,离不开美国技术转移的鼎力支持。荷兰最先进的专用设备制造商ASML,同时拥有美、韩、中国台湾地区三方股东。

  但是中国被排除在这一圈子之外,这对于后来我国芯片业的发展,造成了较大困境。在后发者的发展路径上,中国在第一关就被难住了。

  “拿来主义”式造芯

  改革开放之后,芯片半导体工业遭遇了有史以来最大的挑战:改革开放之初,庞大的国有工业体系让国家财政不堪重负,“拨改贷”、市场化自负盈亏等重大改革措施先后推向芯片半导体工业。

  市场化的国有企业改革对于芯片半导体工业是一个巨大的挑战。

  此前,研发经费都是国家出的、供给和需求也是由国家来调控的,芯片半导体企业不用太担心赚钱的问题,接受行政指令、按照规划的需求生产,在电子元器件稀缺的年代,盈利是自然的事情。

  但是对外开放之后,电子产品的市场大部分被外商给占领了,市面上大部分的电子产品都不买你的芯片,“市场换技术”是一种奢谈,怎么搞?

  在电子厂自己找出路的大背景下,中国引进了24条二手半导体生产线。没有形成核心技术优势,没有市场,拼不过国外竞品,大量的芯片半导体工厂经营不善,科研人员被迫下岗,人才流失和断代的问题比较严重。

  一个例证是,“中国巴菲特”段永平1982年毕业后被分配到了北京电子管厂,后来觉得没啥盼头,又去人民大学读了一个计量经济学的硕士,最后南下广东做起了消费电子的生意。

  为了整治一放就“散、乱、差”的问题,电子工业部在1986年于厦门举行的集成电路研讨会上,出台了集成电路“七五”行业规划,决定在上海和北京建设两个微电子基地。

  上海采取了合资模式建设微电子基地。与外资公司合作,一来方便技术引进,二来为刚刚起步的半导体业提供销路。

  1988年,上海市仪表局和上海贝尔公司合资设立上海贝岭,外资占股40%。上海贝岭在成立之初,主要业务是为上海贝尔提供专用于通信的集成电路。在业务模式上,上海贝岭采取了IDM的垂直一体化发展模式,也就是从芯片设计、晶圆制造到封装测试统统自己来做。

  1998年,上海贝岭在上交所上市,成为中国集成电路行业的首家上市企业。资本市场为公司提供了运作空间,但老是傍着一个大腿,公司的持久增长成了问题:贝岭发展前十年都抱着二股东上海贝尔(后来是贝尔阿尔卡特),为贝尔程控交换机提供代工服务,业务模式比较单一。

  随着2000年前后,华为、中兴在程控交换机市场来势凶猛,贝尔受到严重冲击,不得不转型非电信运营商市场,这体现在上海贝岭的财报上,就是逐年减少的关联方收入。

  早在2000年,上海贝岭的年营收就达到了近8个亿,净利润1.7个亿,而到了2018财年,贝岭营收却不足8个亿,净利润勉强超过1个亿。之后,随着贝尔和上海贝岭走得越来越远,2010年,贝尔清空了所持的所有股份。

上海贝岭自上市以来的股价走势(来源:雪球)
上海贝岭自上市以来的股价走势(来源:雪球)

  在此期间,上海贝岭不得不转型,上市公司的身份在这个时候发挥了作用,多方的并购和对外投资维持了公司的存续,但二十年过去,贝岭早已经大变样,原先的芯片制造业务也烟消云散。

  2007年8月,贝岭将芯片制造业务全部分拆至全资子公司—贝岭微电子,公司此后全力转型IC设计业务。2012年9月,一把大火把贝岭的生产车间烧了,公司当年直接停产,火灾造成的损害无法恢复。2017年,贝岭微电子破产清算。

  因为突如其来的一把大火,贝岭获保险公司赔付1.16亿,而此前的贝岭微电子让股东赔了1.24亿,粗算一下,贝岭算是因祸得福。

  上海贝岭是早期IDM落寞、国产芯片业艰难转型的一个缩影。一位中国台湾地区的资深媒体人表示,在国内电子市场蓬勃发展的背景下,上海贝岭以当地市场养未来技术,这种做法在当时颇为流行。贝岭这样的做法,为当时的芯片发展打下了一个较好的基础。

  但是,附属式的、向单一外商要市场的发展模式,被证明是不可持续的。如果只抱着外商,外商被干趴下了怎么办?所以,芯片制造企业要想可持续地增长,离不开通用的、服务于各方客户的技术能力,而不能只甘于服务单一客户。只有具备了真正市场导向的服务能力,才能够实现较好的内生性增长。

老骥伏枥,华虹争雄

  在上海市大兴合资芯片厂之时,政府也已经认识到了芯片半导体行业的落后现状,在此后开启的“908工程”和“909工程”,展开了更勇敢、更大规模的尝试。

  1992年,受日、韩八九十年代先后在存储芯片领域赶超美国的启发,国务院决定实施“908工程”,投资20多亿到当时市场化运营水平最高、同时具备DRAM研发能力的无锡华晶。

  但是,该项目审批就耗费了两年时间,审批节奏慢、工程建设拖拉,导致“908工程”一投产,技术就落后于竞争对手四五代,直到1999年在港台同胞的改造下,华晶才实现盈亏平衡。

  之后,吸取了“908工程”的经验,电子工业部于1995年确定了“909工程”,国务院和上海市财政随后共同出资40亿元,次年国务院又追加了了1亿美元,用来建设配套的IC设计、半导体元器件销售、对外风险投资等。

  出于学习先进技术和管理经验、知识产权保护、获取市场、保证投资效益等多方面的考量,1997年,上海华虹与日本电气(NEC)合资组建华虹NEC,承担“909工程”的生产项目建设。

  国家对这个项目非常重视,前中央政治局常委、时任电子工业部部长胡启立同志,担任华虹集团董事长。在电子工业部的任上,经过多方缜密的调查和研究,胡启立认识到:没有下游的电子整机市场支撑,芯片半导体的生产线一投产,亏损就在所难免。

  参考当时的国情,我国当时对于中低端芯片有大量的需求,因此0.5—0.35微米的生产线就可以满足需求。华虹与NEC合作后,设备升级到了0.35微米。

  华虹吸取之前几次我国发展芯片半导体的教训,在一开始就将市场化放在了第一位:找外资合作伙伴,要入股、给返工包销;在产线还没施工前就做IC设计,承接政务系统所需IC卡(如社保卡、一卡通等)、中移动SIM卡等国产化研发需求,保证投资的产能得到利用;与日资合作伙伴做半导体元器件销售,一方面为在中国的日本电子企业提供本地化服务,另一方面,为华虹自己的产线寻找加工需求;做海外风险投资,华虹对外投资了新涛科技,收获了8倍回报。

魏少军在世界半导体大会上发表演讲,他是当时国产IC卡芯片的发明人
魏少军在世界半导体大会上发表演讲,他是当时国产IC卡芯片的发明人

  在此基础上,华虹构成了一个颇为完善的芯片生态系统,而这个生态系统正好分散了过度依赖单一外商所带来的风险,培育起了中国本土的IC设计企业,很好地服务了国内市场。此外,华虹还为中国培养了众多的芯片业人才,其成功的国产化策略和方向,在国家战略与市场化之间做了较好的平衡。

  1999年初,华虹NEC建成并投片64MB的DRAM,“抓住了半导体高潮的尾巴”,依靠NEC给的存储器订单,华虹NEC当年实现盈利。

  但事不凑巧,2000年末开始的半导体萧条期把DRAM价格打掉了九成多,美、韩、日三国大混战中,日本的存储企业被打的溃不成军,NEC自顾不暇。2001年,华虹NEC亏了近14个亿。

  无奈之下,2001年中,NEC收缩业务,宣布将在2004年前退出DRAM领域,主动、被动选择的共同作用下,华虹NEC不得不转向灵活的代工。这个时候,胡启立“两条腿走路”的先见之明发挥了作用。

  之后,因海外技术封锁和资金问题,华虹无法建设先进的12英寸晶圆生产线。由此,中国再次阴差阳错地错过了与国际DRAM产业同步的机会。

  作为一家国有企业,华虹在芯片产业生态构建、国产化替代、市场化方面的探索是成功的。根据胡启立在《“芯”路历程》中的回忆,NEC与华虹的合作可谓天衣无缝,但半导体寒流一来,照样自顾不暇,再好的合作伙伴最后还是分道扬镳。

  在芯片半导体产业市场化后,财政资金择优扶强,寻找了一条见效最快的路径—与外资合作。但是从上海贝岭到华虹NEC,上海造芯的历史一路坎坷,外国友人并非持久可靠,中外合营也是同床异梦,难破瓦纳森协定造成的系统性困境。

  国家在芯片制造工程上可谓不遗余力,但造芯始终离不开以下终极命题:先进的技术和设备如何持续领先?如何才能突围国际中高端市场?在千禧年,一个来自中国台湾地区的人士与上海官员江上舟相逢,为破局终极命题带来了史上最为牛逼的尝试。

风云际会,始创中芯

  江上舟出身福建的革命家庭,改革开放之后留学瑞士,在海外研究了八年的通信技术。1997年,江上舟从海南调往上海,任上海市经济委员会副主任,上海由此迎来了一位同时精通技术与经济的双料学者型官员。

  1998年,在对集成电路产业做了一番调研后,江上舟向当时的上海市委书记黄菊献计:在浦东规划面积22平方公里、3倍于新竹工业园的张江微电子开发区;2001年-2005年“十五”期间,上海引资100亿美元建设10条技术水平等于或高于华虹NEC 909工程的8英寸-12英寸集成电路生产线。

  黄菊听罢,据传拍案叫绝,问了一句:天上怎么会掉这么大的馅饼?

  事后来看,江上舟的这两条建议极有预见性,为整个上海市半导体产业发展描绘了大差不差的蓝图。产业园区聚焦单一产业集群从而实现规模化经济、和积极引入外资办芯片企业,为上海市芯片业发展加上了杠杆。

  在江上舟还在海南搞土地交易所的时候,德州仪器的“建厂高手”——中国台湾人张汝京,在其父的感召下,产生了在大陆建芯片制造厂的想法。早在1989年德州仪器在台建厂,张就试图招聘大陆工程师在台培训,无奈受当局阻碍,1994年在新加坡建厂,张才受新加坡政府允许,在内地招了约300人。

张汝京
张汝京

  转眼到了2000年,世大半导体大股东背着张汝京,把他一手创办的企业卖给了台积电,张汝京愤而转身北上。在经过对香港、北京、上海等多地的考察后,张汝京决定将芯片制造厂落在上海,起名中芯。

  中芯的创业元老谢志峰回忆,当时选定上海,主要是因为上海四套班子全部出动了,决策速度非常快,支持力度也很大,时任上海市长徐匡迪亲自带张考察浦东,最终中芯选址在了张江。

  中芯和张江的相互选择,是上海造芯史上的一个关键节点。

  早在1992年7月,上海市张江高科技园区成立,规划面积25平方公里。到了1999年8月,上海市委和市政府决定实施“聚焦张江”的战略,集成电路成为张江重点聚焦的产业之一。在确定了这一战略后,中芯、宏力、台积电等大投资纷至沓来。

  到2004年,浦东张江、松江和漕河泾“两江一河”产业带,已汇集10余条8英寸集成电路生产线。并且,从芯片制造往上下游延伸,上海积极引进构建了从设计、制造、封测到设备的完整产业链。

  谢志峰认为,张江之所以这么成功,与上海市政府的刻意引导密不可分。在上海市政府的引导下,产学研资源都在往张江聚集,并在张江实现了一体化。

  谢志峰1988年进入英特尔、后获得英特尔最高成就奖,在2001年回国追随张汝京创业。在后来的大陆造芯热潮中,来自中国台湾地区的人发挥了领头羊的角色。这是因为当时的大陆留学生回国之后,除了技术,对于市场和运营都不太懂。但是在大陆办芯片企业总不能没有大陆人,谢志峰就是中芯初创团队中少数大陆海归之一。

  谢对CV智识谈到,他在新加坡特许工作的时候,每天晚上都睡不安生。当时在90年代只有两种职业的人必配寻呼机,一种是医生,一种是造芯片的。只要寻呼机一响,就得赶紧跑到工厂,这个时候全家人都被吵醒了。

  当时,谢的上司是现在的台积电CEO魏哲家,魏见到他们,说到:你们这么聪明为什么要来搞芯片?造芯片的人最后都是“聪明绝顶”,头发都掉光了。你们既然要干这一行,就要做好干到白头的准备。

谢志峰在5月18日的南京世界半导体大会上发表主题演讲
谢志峰在5月18日的南京世界半导体大会上发表主题演讲

  在谢志峰看来,创业搞芯片在那个时候很困难,造芯片尤其困难,搞不定客户就开始建厂,就像开了餐馆却没有人来吃饭。无论是1987年成立的台积电,还是次年成立的上海飞利浦,背后都有一个共同的客户、也是大股东,就是飞利浦。而中芯在一开始创建之时,最大的客户是日本的富士通,只不过富士通没有入股中芯。

  在上海市政府的支持,和一大批上海国资、风险投资和外资的加持下,中芯造芯“天时地利人和”都齐了。“人和”有两点意思:其一,张汝京是美籍台商,其二,中芯的原始股权结构里面,风险投资和外资是不可忽视的角色。这样的公司背景,使中芯的业务拓展相对容易。

  2000年,中芯一厂主厂房上梁时,张汝京花了20块钱放鞭炮庆祝,江上舟前去祝贺,见张如此作风十分欣赏,断言其必成大企业家。

  如江上舟断言,在张汝京的带领下,中芯扩张速度极快。

  在初创之时,中芯凭借张汝京的个人信用和各路资本的背书,实现了技术的快速引进。当时,张汝京希望从美国进口0.18微米等级的生产线设备,这比当时国内最先进的0.35微米要先进。

  在“瓦森纳协定”技术封锁的背景下,为了取得从美国进口设备的出口许可,身为基督徒的张汝京前往美国四处游说,找齐了全美五大教会为他做人格背书,并承诺中芯产品只用于商业用途,最后美国才给了出口许可。

  同时,中芯在半导体行业的低潮期逆周期投资,以较低的价格购入了二手设备和位于天津的摩托罗拉工厂。在三年的时间里,中芯已经拥有了4条8英寸生产线和1条12英寸生产线。到2005年,中芯已成为全球第三的晶圆代工企业。这样的速度,在业内绝无仅有。

  在强势扩张的路上,中芯遭遇了台积电的两次专利战,这激化了中芯的内外矛盾。2003年,台积电美国加州起诉中芯不正当地使用其商业机密,要求赔款10亿美元,2005年,中芯与台积电达成和解,赔偿1.75亿美元。

  随后,2006年,台积电又以中芯国际不遵守和解协议为由,再度发起对中芯的诉讼。2009年,美国加州法院判决中芯败诉。中芯谋求和解,最后达成的和解协议包括支付台积电2亿美元和10%的中芯股份。

  和解协议达成后没几天,张汝京因此案败北,被迫离开了其一手创办的中芯。张汝京离开后,持续扩张带来的连年亏损、半导体行情骤冷导致的资金链紧张、各路股东的冲突诉求和冗余资产的尾大不掉,一齐压了上来。一时之间,中芯风雨飘摇。

  2009年底,刚上任中芯董事长不久,江上舟不得不承担起全局责任。在任上,江上舟邀请王宁国、杨士宁等业内顶尖人才加盟中芯,剥离非核心业务,使中芯在2010年扭亏为盈。

  在江上舟于2011年6月因肺癌去世后,中芯继续坚持江提出的独立化、国际化方针,稳定了公司内部和客户,并提升产能利用率,由此逐渐实现了持续盈利。2018年,中芯联合国家大基金和上海市集成电路产业投资基金成立了中芯南方,计划投资百亿美元,新增产能主要面向下一代移动通信和智能终端。

结语

  上海滩造芯一甲子,往事“不堪回首”。

  从1958年的上海无线电工厂,到2018年的中芯国际,六十年的芯片半导体工业发展史离不开本土研发人才、留美人才、中国台湾同胞与各国友人的共同努力。

  中国人并不缺乏研发、制造芯片半导体的智慧与才能,只是在很长一段时间内,经济转轨和技术设备封锁给芯片半导体产业的发展带来了不小的困难。并且,在未来很长的一段时间里面,中国的芯片半导体产业依旧无法摆脱特殊经济环境带来的困扰。

  但是,即便大环境如此困难,中国的芯片半导体产业已经度过了最艰难的时期。

  59岁的谢志峰,现在已然满头白发,但是老骥伏枥,志在千里,他带领芯盟科技开始了新征程。这家成立不久的公司网罗来自英特尔、闪迪、中芯等各界人才,在存算一体化的架构基础上,开发AI加速器芯片。

  60后的谢志峰,要开始追赶80后的AI独角兽们了。

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